荷載與結構設計方法線上線下混合教學模式研究

◇宿州學院資源與土木工程學院 孫 磊

在教育信息化以及新冠疫情的雙重驅動下，線上線下混合式教學成為各高校教學改革的熱點。宿州學院土木工程教研室以荷載與結構設計方法課程為載體，提出了新的混合式課程建設目標，針對目前線上線下混合課程教學普遍存在的共性問題，從教學團隊與課程資源建設、教學方法與課程考核方式等方面提出了一些具體的改革措施，旨在通過不斷的嘗試和改進為學生提供多元化的學習環境并帶動土木工程相關專業課程的混合式教學改革工作。

伴隨互聯網的高速發展，線上教育得到了長足的發展并打破了傳統線下教育在時空上的局限性。在新冠疫情全球化背景下，線上教育可以說是機遇與挑戰并存，如何開展線上教學并做到線上線下自由切換和有效銜接也成為廣大教育部門以及教育工作者面臨的共同課題。在疫情全球化背景下，普通高校不能僅將線上教育作為應對疫情等突發事件的一項臨時性手段，而要將線上教育納入到常規教學工作當中以便從容應對今后線下教育無法正常開展的狀況。

土木工程專業作為目前全國開辦規模較大的工科專業之一，傳統的課堂教學模式備受詬病，各式各樣的教學改革層出不窮[1]。在教育部提出打造“金課”淘汰“水課”以及充分利用信息化和互聯網+等技術手段積極開展線上線下混合式教學等一系列具體要求的背景下，各高校更是迅速響應，一時間基于慕課的混合式教學改革成為了國內外研究者關注的焦點并取得了一些具有借鑒意義的教學成果[2-4]。然而，目前的混合式教學改革成果還存在系統性不足，線上線下融合不充分，評價體系不健全等突出問題亟待進一步的研究[5]。在新冠肺炎疫情不斷反復的背景下，不斷完善線上線下混合式教學顯得尤為迫切。

“荷載與結構設計方法”是土木工程專業的一門核心課程，在土工工程專業的整個教學過程中起著承上啟下的作用，在理論力學、材料力學、結構力學以及土力學等專業基礎課程與混凝土結構設計、鋼結構設計、砌體結構、基礎工程以及高層建筑結構設計等專業核心課程之間搭建了一座“橋梁”[6]。隨著工程建設規模不斷擴大，結構形式日趨復雜，“荷載與結構設計方法”課程建設顯得尤為重要。

以宿州學院土木工程專業核心課程“荷載與結構設計方法”為載體，探討如何開展線上線下混合式教學改革與實踐，為土木及相關專業其他專業課程的教學提供參考。

1 課程建設目標

荷載與結構設計方法作為土木工程專業的必修課程，有助于進一步加深學生對數學、力學以及工程地質學等相關基礎課程的理解，同時對培養學生在專業規范指導下進行結構設計的能力至關重要。荷載與結構設計方法課程始終堅持與時俱進，以不斷提升教學質量作為課程建設的核心，通過持續不斷的改革創新并結合人才培養目標努力實現課程建設目標。

（1）建立一支高水平的“雙師型”教學團隊，專業教師作為課程建設的主要實施者，其自身的專業素養和業務能力直接影響課程建設的成效。

（2）構建豐富的線上教學資源庫，不斷汲取土木工程建設相關領域的最新成果，并充分挖掘荷載與結構設計方法課程中所蘊涵的思政元素，注重線上課程內容的新穎性、趣味性、互動性和激勵性，提高學生的參與度和求知欲。

（3）堅持和完善以學生為中心的線上線下協同互融教學方式，根據線上線下的教學特點，通過具體的工程項目或案例將課程內容串聯銜接起來，通過情景再現的教學方式培養學生解決現實工程問題的能力。

（4）建立過程與結果并重的課程考核方式，在線上教學過程中要注重強化學生的過程性體驗和自主學習能力并對其學習效果予以科學的評價，線下教學則更傾向于對考查學生理論聯系實踐的能力。

2 課程線上線下混合教學面臨的困境

在新冠肺炎疫情大背景下，線上教學迎來了難得的發展機遇但同時其存在的一些短板也在不斷的實踐中暴露出來。

（1）線上教學資源龐雜，缺乏針對性的選擇和設計，不管是線下教學內容的一味照搬還是線上優質課程資源的相互借鑒大多都忽略了不同類型高校在人才培養定位、教學理念、教學設計以及學生基礎能力之間的差異。

（2）師生對線上教學都缺乏敬畏之心，導致線上教學流于形式，師生普遍認為線上教學只是疫情之下的無奈之舉難以持久，因此多是以應付的心態面對線上教學，僅僅滿足于完成線上教學規定的任務，授課老師多是扮演搬運工的角色，通過網絡教學平臺把線下課程的內容直接移植到線上，而學生則大多機械式地完成視頻瀏覽、問題討論、線上作業等規定動作。

（3）線上與線下教學的融合度較低，由于大量簡單的照搬或模仿借鑒導致線上教學始終無法真正與線下課程形成協同效應。

3 課程線上線下混合教學改革措施

圍繞荷載與結構設計方法線下線下混合課程建設目標以及教學過程中存在的問題，將通過以下幾個方面進行改革。

3.1 課程教學團隊建設

專業的教學團隊是開展線下線下混合教學改革的基礎，伴隨新冠疫情的持續反復，線上線下混合教學模式將成為新常態，同時也對廣大教師提出了新的更高要求。以團隊的形式開展線上線下混合式教學有助于充分發揮授課教師們的專業特長，通過取長補短，相互協作以保障教學質量。為了推進學院線上線下混合課程教學改革工作，宿州學院土木工程專業以教研室為主體，針對荷載與結構設計方法線上線下混合課程改革省級課題專門成立了以教學副院長為技術指導，兩名博士與兩名碩士相組合的教學團隊，同時還邀請了部分合作企業和兄弟院校的專家學者作為顧問參與到課程的建設和改革過程之中，幫忙把好教學質量關并不斷提升教學團隊的綜合素養。

對經驗尚淺的青年教師而言，在開展線上線下混合教學的過程中勢必面臨諸多挑戰，其中克服線上教學與線下教學僅是場景不同的這種心理認知上的慣性思維是改革者首先需要解決的問題。此外，面對如何實施有效的線上線下混合教學，思政教育如何融入其中等難題，許多專業教師仍心存困惑而處在摸著石頭過河的階段。通過全院范圍內對不同專業和年級的學生及授課教師進行的調研表明，廣大師生都表示支持學院開展線上線下混合教學，但是普遍對最終的教學效果如何以及是否會加重師生的負擔而心存顧慮。針對上述問題，教學團隊一方面收集了大量與線上線下混合課程相關的資料，通過分類整理重點對涉及教學理念、內容以及方法等相關內容的一些通行且有效的經驗進行了總結從而確定了初步改革的方向；另一方面，學院組織了有線上線下混合教學經驗的專家對教學團隊進行了針對性的指導和幫扶，與此同時團隊成員還積極報名參加了一系列土木工程專業線上線下混合課程相關的線上培訓會進一步明確了改革的路徑。

3.2 課程教學內容與資源建設

開展線上線下混合課程教學的關鍵環節之一是建立完善的線上線下教學資源。為此，教學團隊從優化荷載與結構設計方法課程知識體系入手，具體開展了以下幾個方面的改革工作。

（1）結合荷載與結構設計方法課程的特點，通過對經典教材內容及最新的工程規范、規程以及標準等相關文件的解讀，綜合研判哪些課程內容適宜開展線上教學，哪些內容采用線下教學效果更好，在常規基于章節知識體系模式的線下教學大綱和教學進度表的基礎上重新制定了以知識模塊為核心的全新混合式教學大綱和進度表以此作為線上線下混合教學的依據。

（2）本著少而精的原則將荷載與結構設計方法課程內容按照知識結構進行模塊化設計，比如可將整個課程分為荷載類型及其統計分析和結構分析及設計方法兩大模塊，這兩大模塊又能夠進一步演化出若干個子模塊，而每個子模塊則由若干個相互銜接的知識點構成，在此過程中，教學團隊成員盡可能的結合自身的科研工作將涉及地基及基礎工程、橋梁工程、地下工程以及結構抗震等方面的一些最新研究成果、技術以及應用案例等融入到教學過程中。與此同時，還深入挖掘各知識點中所蘊涵的思政元素進而開展專業與思政融合教育。

（3）從服務教學的角度構建線上線下雙線互動融合的課程資源與學習平臺。在線下教學資源方面主要結合最新的工程規范和標準等對現有的教材、教案、課件以及試題庫等進行更新和拓展；在線上教學資源方面教學團隊成員則借鑒了部分土木工程專業課程的經典慕課的建課思路，內容涉及課程引入（如大綱、進度計劃、學習要點等）、課件及動畫、典型工程和思政案例、自錄微視頻、線上題庫等。在線上教學過程中還穿插各種互動討論、案例分析、測試答疑等，盡可能為學生提供廣闊開放的線上學習環境。

（4）以學科競賽為抓手進一步優化線上線下教學資源，全國大學生結構設計競賽作為土木工程專業的頂級賽事最能體現對學生所學專業知識的綜合考量，而結構設計（如木制或紙制材料的橋梁、木塔、輸電塔等）則恰恰與荷載與結構設計方法這么課程所涉及的內容息息相關，所設計的結構除了外觀新穎之外還需要經受各種荷載及作用加載的檢驗。教學團隊成員專門將以往指導學生參加結構設計大賽的整個流程進行了梳理，從模型的前期制作到后期加載所涉及到的與荷載與結構設計方法相關的內容進行了專門標注并形成經典案例，真正培養學生做到學以致用。

3.3 課程教學方法的確立

教學方法是師生共同為了完成某一規定教學任務而采取的手段，采取教師為主體語言為媒介的灌輸式教學顯然無法適應線上線下混合式教學的要求。為此，教學團隊按照學生為中心實際案例為媒介的啟發互動方式開展教學將學生與老師都置于教學活動之中，在混合教學及翻轉課堂等具體教學活動設計及實施過程中采取分層次漸進式的原則盡可能滿足學生自主學習的需求。以“荷載與作用”這一知識點為例，首先教師通過一些地震、臺風、雪災等導致房屋、道路、橋梁、隧道以及堤壩等工程結構破壞工程圖片引發學生都荷載與作用的思考進而通過討論讓學生了解土木工程結構在其全生命周期中主要承受哪些荷載和作用，其次通過視頻和課件的學習掌握荷載與作用的相關基本概念和分類方法，最后結合線上線下的作業和測驗等檢驗學生對相關知識點的掌握程度。

3.4 課程考核方式及標準的構建

課程考核與評價作為整個教學過程的最終環節是老師與學生共同關注的焦點，其結果往往是教師教與學生學的好與差的直接反映。教學團隊采用了多元化的課程考核方式對學生的成績進行評定，最終成績由線上線下各占50%構成，其中線上部分的成績更加注重過程性考核，比如線上考勤（15%）、視頻課程學習（15%）、互動討論（20%）、作業及單元測驗完成情況（20%），這部分比例共計70%，線上最終的閉卷考試成績占比30%（采用線上試題庫隨機抽取的方式）；線下部分的成績構成則在延用平時成績30%，期末考試成績70%的常規比例設置的基礎上，將平時成績的構成要素進行拓展，在原先兩項（出勤和平時作業）的基礎上增加兩項（課題表現和學習筆記），此外，在期末試卷題型的設計上也適當引入方案設計或案例分析等開放性問題以考查學生的創新思維和解決實際工程問題的能力。

4 結束語

荷載與結構設計方法線上線下混合課程教學改革是新工科背景下土木工程專業課程體系改革的關鍵要素之一，同時也是一個不斷摸索和持續改進的過程。面對新的混合式教學形式，授課老師和學生都需要轉變思維主動求變，化被動為主動。專業教師需要緊緊圍繞育人這一主題深入思考如何從校情和學情入手構建與之匹配的線上線下混合式課程體系、教學模式和方法等，通過不斷豐富和優化線上線下教學資源，為學生提供更加和諧開放的學習環境；學生自身應當對照課程的培養目標和要求爛熟于心并積極主動的參與到線上線下混合式教學過程當中，只有師生間的相互理解和配合才能使線上線下混合式教學真正落地生根并達成育人的終極目標。